Filters spelen een sleutelrol op communicatiegebied omdat ze ruis verwijderen en helpen bij het optimaliseren van de prestaties. De toepassingen van filters binnen telecommunicatiesystemen zullen variëren van hoge tot zeer lage frequentie. De selectie van kanalen binnen telefoondiensten is een hoofdtaak voor hoogfrequente BPF's; terwijl de data-acquisitie afhankelijk is van anti-aliasing-LPF's. Voor de prestaties van de laagdoorlaatfilter circuit en actief laagdoorlaatfilter, het is erg belangrijk om de afsnijfrequentie van het circuit en de hoogfrequente prestaties te kennen voor het ontwerpen van een actief filter, een passief laagdoorlaatfilter en een RC laagdoorlaatfilter. Laagdoorlaatfilters die eenvoudigweg worden geïdentificeerd met actieve en passieve componenten, staan bekend als actieve laagdoorlaatfilters. Dit artikel biedt korte informatie over het Sallen-Key Filter, het circuit en de toepassingen ervan.

Wat is het Sallen-Key-filter?

De meest populaire actieve analoge filtertopologie van de tweede orde is een Sallen Key-filter, ook wel spanningsstuurspanningsbron genoemd. Deze zijn erg populair omdat hun configuratie laat zien dat deze niet erg afhankelijk is van de prestaties van de op-amp. Dit komt vooral doordat de operationele versterker is aangesloten als een versterker die de benodigde versterkingsbandbreedte van de operationele versterker vermindert. Het Sallen-Key-filter heeft een lage componentspreiding, een hoge ingangsimpedantie en een lage uitgangsimpedantie, waardoor verschillende filters zonder tussenbuffers kunnen worden aangesloten.

Sallen Key-filtercircuit

Een Sallen-sleutelfilter is een elektronisch circuit dat wordt gebruikt om onnodige frequenties uit een audiosignaal te filteren. Dit circuit is eenvoudig ontworpen met twee weerstanden, een op-amp en twee condensatoren die een feedbacklus vormen. Op basis van de waarden van de componenten kan dit circuit fungeren als een laagdoorlaatfilter en een hoogdoorlaatfilter . Hier wordt het Sallen-sleutel laagdoorlaatfiltercircuit hieronder besproken.

Sallen Key laagdoorlaatfilter

Bij de Sallen-Key LPF kunnen betere filterprestaties worden bereikt door de RC-componenten correct te selecteren. De belangrijkste kenmerken van dit filter zijn; spanningsversterking en spanningsversterkingsregeling met stabiele filterwerking. Het schematische diagram van het Sallen Key laagdoorlaatfilter voor de eenheidsversterking wordt hieronder weergegeven. Dit circuit heeft feitelijk twee RC-filtersecties in serie; bij de eerste trap wordt de condensator echter via de uitgang opgestart.

Sallen Key laagdoorlaatfiltercircuit

De algemene overdrachtsfunctie (T.F) voor een LPS van de tweede orde is

H(s) = Kω² 0/S² + (ω0/Q)S+ ω² 0 —–(1)

Waar:

‘K’ is de versterkingsfactor,

‘ω0’ is de karakteristieke frequentie binnen radialen/s.

‘Q’ is de kwaliteitsfactor.

“ac overspanningsbeveiligingscircuit ”

S = jω.

De overdrachtsfunctie van het Sallen-Key laagdoorlaatfilter van de tweede orde kan in dezelfde vorm worden geschreven als de bovenstaande algemene vergelijking.

H(s) = (K/ R1R2 C1C2)/ S² +[( 1/R1+1/R2) 1/ C1 +(1- K/ R2C2]S + 1/ R1R2C1C2 —–(2)

Door de bovenstaande twee vergelijkingen gelijk te stellen, kunnen we de grensfrequentie- en kwaliteitsfactorvergelijkingen verkrijgen.

De afsnijfrequentie van de Sallen-sleutelfiltervergelijking is fc = 1/2π√ R1R2 C1C2.

De Q-factor van Sallen Key Filter ‘Q’ is √R1R2 C1C2/ R1C1+R2C1+ R1C2 (1-K).

De versterkingsvergelijking is vergelijkbaar met die van een niet-inverterende versterker.

K = 1+R3/R4

Op dezelfde manier kan een hoogdoorlaatfilter met een Sallen-sleutel worden ontworpen door vervanging condensatoren in plaats van weerstanden .

“hoe sinusgolf te genereren? ”

Hoe werkt een Sallen-sleutelfilter?

De Sallen-Key-topologie werkt door actieve filters van de tweede orde te implementeren om de Q-factor van het filter te verbeteren met gecontroleerde positieve feedback. Deze topologie is zeer eenvoudig vergeleken met andere actieve filtertopologieën. Dit is een actief filterontwerp gebaseerd op een enkele niet-inverterende op-amp met twee weerstanden.

Sallen-Key-filtervoordelen

De voordelen van het Sallen Key Filter zijn onder meer de volgende.

Het Sallen-Key-filterontwerp is heel eenvoudig, inclusief enkele op-amp- en RC-componenten.
Deze filters zijn in staat de uitgangsspanning hoger te verhogen dan de ingangsspanning.
De hoge ingangs- en lage uitgangsimpedantie maken de cascadering van de Sallen-Key-filters veel eenvoudiger.
De op-amp in het Sallen-Key-filter helpt bij het overwinnen van het effect van de RC-component op de filterkarakteristieken.
Het frequentiebereik van dit filter is breed.
De op-amp binnen dit filter kan worden ingericht als een niet-inverterende versterker of als eenheidsversterkingsbuffer.
Deze filters hebben verschillende fasen en verschillende winsten.
De stabiliteit van het Sallen-Key-filter is goed.
Het begrijpen van dit filterontwerp is eenvoudig.
Het gebruik van een niet-inverterende versterker kan de spanningsversterking vergroten.
Zowel de op de eerste als de tweede orde gebaseerde filters kunnen eenvoudig in cascade worden geplaatst.
Elke RC-trap kan een andere spanningsversterking bevatten.

De nadelen van het Sallen Key Filter omvatten het volgende.

Het Sallen-Key-filter is niet eenvoudig af te stemmen vanwege de interactie van de componentwaarden op F0 & Q.
De lage maximale ‘Q’-waarde is haalbaar.
Het Sallen-sleutelfilter is erg gevoelig voor variaties en toleranties van componenten, wat betekent dat de werkelijke waarden van weerstanden en condensatoren zullen verschillen van de ideale waarden en dat ze uiteindelijk kunnen veranderen vanwege verschillende factoren zoals veroudering, vochtigheid en temperatuur. Dit kan de stabiliteit en nauwkeurigheid van het filter beïnvloeden.
Het is gevoelig voor vervorming en ruis van de operationele versterker . De kenmerken en kwaliteit van de operationele versterker kunnen dus zowel de prestaties als de output van het Sallen-sleutelfilter beïnvloeden.
Bij het ontwerp van het Sallen-key-filter zijn de spanningsversterking en de vergrotingsfactor nauw met elkaar verbonden vanwege het gebruik van een op-amp in dit ontwerp.
Bijna elke kwaliteitsfactorwaarde groter dan 0,5 kan worden gerealiseerd, omdat bij gebruik van een configuratie van niet-inverterende op-amp de spanningsversterking altijd groter zal zijn dan 1, maar lager dan 3 moet zijn, anders wordt deze instabiel.

Sallen-Key-filtertoepassingen

De toepassingen van het Sallen Key Filter omvatten het volgende.

Een Sallen-Key-filter heeft meestal de voorkeur wanneer een kleine Q-factor vereist is, ruisonderdrukking prioriteit krijgt en de niet-inverterende versterking van de filterfase noodzakelijk is.
Dit filter wordt gebruikt als basisbouwsteen voor het implementeren van filtercircuits van hogere orde, zoals LPF, HPF en BPF circuits.
Dit filter kan worden gebruikt voor verschillende toepassingen binnen de verwerking van audiosignalen, zoals toonregeling, egalisatie, synthese, modulatie en geluidsreductie.
Dit filter wordt gebruikt voor het moduleren/synthetiseren van een audiosignaal door eenvoudigweg de Q-factor of de afsnijfrequentie dynamisch te veranderen via een extra signaal zoals een envelop, een stuurspanning of een oscillator.

Dit is dus het geval een overzicht van het Sallen-Key Filter (Sallen-sleuteltopologie) of Sallen en Key-filter, een van de zeer populaire actieve tweede-orde LPF's die kunnen worden geconfigureerd als een LPS, HPS, BPS en BSF. Deze Sallen-Key-topologie helpt bij het implementeren van verschillende filterstemmingen zoals Butterworth, Chebyshev & Bessel. Dit filter is vergelijkbaar met VCVS (spanningsgestuurde spanningsbron) inclusief filtereigenschappen zoals; goede stabiliteit, lage uitgangsimpedantie en hoge ingangsimpedantie. Het Sallen-Key laagdoorlaatfilter wordt om vele redenen gebruikt, zoals; eenvoudig ontwerp, filtercascadering, een breed frequentiebereik, regeling van de spanningsversterking, meerdere fasen, filterontwerp van hoge kwaliteit, stabiliteit en verschillende versterkingen. Hier is een vraag voor u: wat is de functie van een laagdoorlaatfilter?